(粉色部分)。A、 B柱、車門防撞梁、橫梁等關鍵部位均采用熱成型鋼材質,屈服強度達到1300Mpa以上。
在材料學領域一般將屈服強度≥600Mpa(兆帕)的鋼材定義為高強度,反之低于這一標準的則是普通強度鋼。超高強度鋼是用于制造承受較高應力結構件的一類合金鋼。一般屈服強度大于1180MPa,抗拉強大于1380MPa這類鋼一般具有足夠的韌性及較高的比強度和屈強比, 還有良好的焊接性和成形性。
高強度鋁合金一直是優秀的減重材料。但是從屈服強度上看超高強度鋁合金也僅在800MPa左右,可以替換高強度鋼材,還不能代替超高強度鋼材的地位。
汽車工業需要把鋼材制作成不同型形制的鈑金件,超高強度鋼(屈服強度大于1180MPa)的高強度既是安全保障的基礎,又是加工工藝的難題。為了平衡加工性能和強度,汽車工業往往使用熱成型材鋼材作為加工基材。熱成形鋼是指將鋼板經過950°C的高溫加熱之后一次成形,然后又迅速冷卻,全面提升了鋼板強度,經過這樣處理的鋼材稱之為熱成鋼,把這種材料用在車身上,在車身重量幾乎沒有太大變化情況下,承受力提高了30%。
熱成型鋼的的超高強度同時也是生產工藝的挑戰,需要綜合使用多種高成本加工工藝和設備。
不同于普通鋼材的常溫直接沖壓成型,熱成型鋼需要在高溫條件下完成強化和沖壓成型。加工時使用電加熱等工藝將特殊級別的硼鋼加熱到880~950 ℃, 使坯料均勻奧氏體化, 然后送入內部帶有冷卻系統的模具內沖壓成型,沖壓的同時快速冷卻至200°C左右,將奧氏體轉變為馬氏體,使沖壓件得到硬化, 大幅度提高成品強度。
熱成型鋼零件在制造過程中,存在將加熱好的硼鋼轉移到熱沖壓機的模具中的步驟,這個過程中,高溫狀態的原材料會接觸空氣,需要采取措施應對表面氧化,因此耐高溫的鋁硅涂層是最常用的選項。正是由于鋁硅涂層的存在,熱成型鋼往往呈現深色,使其相比于普通鋼材有些顯著的色彩標識。
不同于普通鋼由于熱成型件強度硬度大,使用傳統的冷沖壓模具進行修邊沖孔的話,模具部件磨損嚴重、壽命嚴重縮短。目前的解決方案是在熱成型線臺激光切割機器人進行修邊沖孔加工。
為了平衡輕量化和強度,往往要在白車身不同區域使用多種型號鋼材拼接。除了使用普通的焊接外,還需要使用激光拼焊工藝,筆者在參觀零跑汽車和工廠是也有幸親眼見到了激光焊接機器設備。
白車身強度尤其是關鍵位置的強度是汽車被動安全最重要的一環,C11到白車身成員艙部分幾乎全部使用高強度鋼和超高強度鋼形成籠式結構,為車輛被動提供了物質基礎。下面撿選了幾款市場上與C11近期軸距/同價位的車型進行了車身鋼材數據對比。
通過數據對比可以看出在節選的車型中C11高強度鋼使用比例最高,熱成型鋼使用比例位于第二名。
在與軸距同級別的兩款車型對比中,高強度鋼和熱成型鋼比例更高,價格卻是最低。
在與同價位某款車型對比中,雖然熱成型鋼比例落后1.6%,但是高強度鋼比例卻領先14.2%,同時軸距相比于同價位車型有100mm以上的優勢。
從車身材料的角度看,C11依然并堅持了其產品設計邏輯:堆料、配置不輸同級別、價位降維。
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